Зашто научници и даље не могу прецизно да измере јачину гравитације

Од четири основне силе природе, гравитација је она коју људи најнепосредније доживљавају. Она нас држи на тлу, а планете у орбитама око звезда. Ипак, научници још нису успели да прецизно одреде њену јачину.

Од осамдесетих година прошлог века спроведено је више од десет експеримената са циљем да се израчуна тачна вредност гравитационе константе, али су многи од добијених резултата међусобно противречни. Поставља се питање: зашто је толико тешко измерити јачину гравитације?

Проблем је у томе што је гравитација изузетно (релативно) слаба. Иако гравитација делује снажно зато што непрестано осећамо привлачну силу Земље, она је у стварности веома слаба када је реч о интеракцији између два објекта у лабораторијским условима.

„Слаба је и морате да је мерите у позадини Земљиног гравитационог поља“, изјавио је Стефан Шламингер, физичар из Националног института за стандарде и технологију САД, за Live Science. Објашњава да се за мерење морају користити свакодневни објекти чија је маса позната.

„Оно што морате да урадите у лабораторији јесте да употребите две веома контролисане масе, приближите их једну другој и измерите силу између њих“, навео је Шламингер.

Нови експеримент дао другачији резултат

У студији објављеној у априлу 2026. године, Шламингер и његове колеге поновили су један прецизни експеримент за одређивање јачине гравитације и добили резултат који се разликује од претходног. За експеримент су користили чак 13 тона, односно 12 метричких тона живе.

Међутим, чак и са тако великом количином материјала, ефекат је био минималан.

„Промена у гравитационом пољу била је само милионити део промене коју овде имамо услед локалне гравитације“, рекао је Шламингер.

Тим је измерио вредност од 6,67387 × 10⁻¹¹ m³kg⁻¹s⁻², што је за 0,0235 одсто мање од претходног резултата.

Иако та разлика делује занемарљиво у свакодневном животу, у метрологији, науци о мерењима, она има велики значај.

Мерење као тежина седам људских ћелија

Кристијан Ротлајтнер, физичар Немачког националног института за метрологију и коаутор свеобухватног прегледа досадашњих мерења гравитације из 2017. године, сматра да је проблем у изузетној осетљивости самих мерења.

„Ова мала сила мора да се одреди са шест или више децималних места“, изјавио је Ротлајтнер и додао да је то „еквивалентно покушају да измерите тежину седам људских ћелија“.

Три могућа објашњења

Једно од објашњења за неслагања између резултата могло би бити да су сва мерења толико непрецизна да се права вредност налази негде унутар њихових распона.

Међутим, сваки експеримент пријављује релативно малу маргину грешке, а ти распони се међусобно не поклапају. Шламингер сматра да постоје три могућа разлога за то.

„Имам згодан акроним за то (на енглеском): PEP. Прво P означава физику, E означава инжењерство, а друго P психологију“, рекао је. Како је навео, редослед је одређен према нивоу узбуђења које свака могућност изазива.

Према Шламингеровим речима, најмање вероватно објашњење односи се на физику. Могуће је, каже он, да постоји неки аспект природе који научници још увек нису открили.

Као што је Ајнштајнова општа теорија релативности проширила разумевање гравитације, тако би и нека будућа теорија могла донети нове увиде. „Мислим да је то мала вероватноћа, али не би требало да је искључимо“, рекао је Шламингер. Ограничења мерне технологије.

Друго објашњење односи се на инжењерске изазове. Различити експерименти користе различите методе мерења, што може довести до различитих резултата.

Неки користе торзионе ваге које мере увијање танких влакана под дејством силе, док други користе клатна или објекте у слободном паду.

Свака метода носи сопствене потенцијалне изворе грешке, а њихово раздвајање од самог гравитационог сигнала представља велики изазов.

„Лично не верујем да је разлог у физици, већ у технологији мерења“, изјавио је Ротлајтнер и додао да овакви експерименти захтевају врхунско знање из више области физике и метрологије. „Не можете бити стручњак за све те области. Ова врста мерења налази се на самој граници мерне науке“, навео је он.

Улога људског фактора

Шламингер ипак сматра да је највероватније објашњење повезано са психологијом.

„Постоји мотив код људи који мере ове вредности да прикажу заиста, заиста мале неизвесности, односно маргине грешке, јер их то чини познатим“, рекао је он.

Према његовом мишљењу, због тог притиска могуће је да су процене грешке понекад превише оптимистичне. „Због тога се резултати међусобно не поклапају“, додао је.

Да ли је прецизна вредност уопште неопходна?

Упркос научној важности проблема, прецизно одређивање гравитационе константе можда није неопходно за већину практичних примена.

Научници већ познају производ гравитационе константе и масе Земље, што је довољно за задатке попут лансирања ракета и планирања свемирских мисија.

„Вредност Њутнове гравитационе константе углавном је од академског интереса“, оценио је Ротлајтнер и нагласио: „Да је важнија за практичне потребе, државе би уложиле много више напора у њено прецизније одређивање.“

Шламингер, међутим, сматра да је сама потрага за одговором вредна труда: „Живимо у друштву у којем мислимо да је све већ откривено“.

„Али ако пажљиво погледате, још увек постоје неистражене територије. И даље постоје проблеми које можемо решавати, у којима можемо допринети и који нас могу фасцинирати. Ово је један од тих проблема", закључио је Шламингер.